□楊 梅

太重煤機(jī)有限公司太原030032

基于UG的液壓式步進(jìn)翻轉(zhuǎn)冷床運(yùn)動(dòng)仿真分析

□楊 梅

太重煤機(jī)有限公司太原030032

通過(guò)UGNX8.5對(duì)液壓式步進(jìn)翻轉(zhuǎn)冷床進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，在驗(yàn)證性能的同時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題提出合理化建議，從而實(shí)現(xiàn)翻鋼功能，達(dá)到對(duì)鋼坯冷卻和矯直的目的。

翻轉(zhuǎn)冷床是連鑄車(chē)間小方坯開(kāi)坯生產(chǎn)線(xiàn)中用于冷卻來(lái)自軋機(jī)的鋼坯的重要設(shè)備，鋼坯經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋制后由輸出輥道運(yùn)輸至翻轉(zhuǎn)冷床進(jìn)行冷卻和矯直，而后再至火焰切割機(jī)切割成所要求尺寸的鑄坯[1-3]。該翻轉(zhuǎn)冷床使用兩個(gè)舉升油缸和兩個(gè)橫移油缸，通過(guò)液壓式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)完成工作，要求承載能力強(qiáng)，運(yùn)行軌跡精度高。生產(chǎn)中對(duì)翻轉(zhuǎn)冷床的要求是，既要使鋼坯盡快均勻冷卻，又要保證在冷卻過(guò)程中不產(chǎn)生彎曲形變，且通過(guò)齒形的相互作用，起到一定的矯直作用[4-7]。因此，驗(yàn)證冷床的通過(guò)性能是設(shè)計(jì)之前的一項(xiàng)重要工作。

1 建模與裝配

液壓式步進(jìn)翻轉(zhuǎn)冷床主要由動(dòng)齒條、靜齒條、移動(dòng)架、移動(dòng)梁、傾斜底座和縱梁等組成，二維裝配圖如圖1所示。

2 運(yùn)動(dòng)仿真分析

運(yùn)動(dòng)仿真軟件是一種綜合分析機(jī)構(gòu)空間布置合理性的可視化計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，可用于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能分析[8-9]。通過(guò)UGNX 8.5運(yùn)動(dòng)仿真軟件，實(shí)現(xiàn)翻鋼功能，觀察機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否連續(xù)，是否存在干涉、方鋼從輥上是否順利進(jìn)入齒條，每進(jìn)入一個(gè)齒隙是否成功翻轉(zhuǎn)90°等情況。若無(wú)法實(shí)現(xiàn)，則需要調(diào)整油缸行程和齒形。

翻轉(zhuǎn)冷床三維裝配圖如圖2所示。將翻轉(zhuǎn)冷床各零件建模并裝配好后，即可進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真。由于該設(shè)備為對(duì)稱(chēng)機(jī)構(gòu)，模型大，零件數(shù)量多，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，因此只裝配一半機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真即可。將驅(qū)動(dòng)移動(dòng)梁行走的平輪、槽輪，以及和油缸連接的軸與底座等處作為旋轉(zhuǎn)副；凡兩兩接觸的物體作為3D接觸；移動(dòng)架、移動(dòng)梁、舉升油缸、橫移油缸分別作為滑動(dòng)副[10]。驅(qū)動(dòng)由舉升油缸和橫移油缸兩個(gè)滑動(dòng)副實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)函數(shù)中的STEP（x,x0,h0,x1,h1）函數(shù)進(jìn)行編程[11]。最后將方鋼的端面平均分為四種顏色，以便于觀察方鋼在行走過(guò)程中是否成功翻轉(zhuǎn)90°。

圖1 翻轉(zhuǎn)冷床二維裝配圖

已知舉升油缸的行程為730 mm，橫移油缸的行程為425 mm，設(shè)油缸一個(gè)行程需要3 s完成，函數(shù)圖如圖3所示。

3 結(jié)果

通過(guò)對(duì)翻轉(zhuǎn)冷床機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模和裝配，檢查出二維圖紙上的諸多問(wèn)題并及時(shí)修改。通過(guò)方鋼在翻轉(zhuǎn)冷床上的行走過(guò)程可以看出，平輪和槽輪分別在移動(dòng)梁和傾斜底座上運(yùn)動(dòng)時(shí)容易脫軌，十分危險(xiǎn)，建議加長(zhǎng)移動(dòng)梁和傾斜底座的軌道長(zhǎng)度，以保證運(yùn)行安全。運(yùn)動(dòng)過(guò)程連續(xù)、穩(wěn)定，沒(méi)有干涉，方鋼也可以順利被動(dòng)齒條從輥上送至靜齒條上，并成功翻轉(zhuǎn)90°，起到了冷卻和矯直的作用。方鋼運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某時(shí)刻情況如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化情況進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，以驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，指導(dǎo)對(duì)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最優(yōu)化[12]。通過(guò)利用UGNX8.5運(yùn)動(dòng)仿真軟件，驗(yàn)證液壓式步進(jìn)翻轉(zhuǎn)冷床的通過(guò)性能，由此可以降低人力、物力和時(shí)間成本，提高工作效率，并為日后與用戶(hù)交流奠定了良好的基礎(chǔ)。

圖2 翻轉(zhuǎn)冷床三維裝配模型圖

圖3 油缸舉升和平移函數(shù)圖

圖4 方鋼運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻情況

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By motion simulation analysis of hydraulic stepping flip cooling bed by UGNX 8.5,rationalization proposals on issues that arise during moving process were set forth while verifying the performances.As a result, steel manipulation function can be realized toachieve the purpose of cooling and straightening.

液壓式步進(jìn)翻轉(zhuǎn)冷床；運(yùn)動(dòng)仿真分析；軟件；應(yīng)用

Hydraulic Stepping Flip Cooling Bed；Motion Simulation Analysis；Software；Application

TH122;TH137.3

A

1672-0555（2016）03-059-03

2016年5月

楊梅（1985—），女，本科，工程師，主要從事計(jì)算機(jī)輔助工程分析工作